摘要：研究小组使用装有脑电极和微型眼动摄像头的小鼠，发现在非快速眼动睡眠的特定阶段，即瞳孔收缩时，新的记忆会被重现和巩固。当瞳孔扩大时，大脑会重新审视和强化旧记忆。这种区分睡眠这两个阶段的能力由新发现的微结构控制，可以防止“灾难性遗忘”——即在形成新记忆时丢失旧记忆

康奈尔大学的最新研究将小鼠睡眠期间的瞳孔动态与记忆巩固联系起来，这一发现可能为先进的记忆增强和更有效的人工智能系统铺平道路。

康奈尔大学的一项研究表明，睡眠期间瞳孔的收缩和扩张如何指示新旧记忆的巩固，这一发现可能会彻底改变记忆增强方法并推动人工智能的发展。

康奈尔大学的研究人员发现，瞳孔在理解大脑如何以及何时形成强烈而持久的记忆方面起着至关重要的作用。

研究小组使用装有脑电极和微型眼动摄像头的小鼠，发现在非快速眼动睡眠的特定阶段，即瞳孔收缩时，新的记忆会被重现和巩固。当瞳孔扩大时，大脑会重新审视和强化旧记忆。这种区分睡眠这两个阶段的能力由新发现的微结构控制，可以防止“灾难性遗忘”——即在形成新记忆时丢失旧记忆。

这些见解可能为改进人类记忆增强技术铺平道路，并帮助计算机科学家设计更高效的人工神经网络。这项研究于 1 月 1 日发表在《自然》杂志上，由助理教授 Azahara Oliva 和 Antonio Fernandez-Ruiz 领导。

在一个月的时间里，一组老鼠被教导了各种任务，比如在迷宫中收集水或饼干奖励。然后，老鼠被装上脑电极和挂在它们眼前的微型间谍相机，以跟踪它们的瞳孔动态。有一天，老鼠学会了一项新任务，当它们睡着时，电极捕捉到它们的神经活动，相机记录下它们瞳孔的变化。

“非快速眼动睡眠是记忆真正巩固的阶段，这些时刻非常非常短暂，人类无法察觉，比如 100 毫秒，”Oliva 说：“大脑如何在整个晚上分配这些非常快且非常短暂的记忆筛选？它如何将新知识分开，以使其不干扰我们头脑中已有的旧知识？”

记录显示，睡眠小鼠的时间结构比之前认为的更加多样化，更类似于人类的睡眠阶段。通过在不同时刻打断小鼠的睡眠，然后测试它们对所学任务的回忆程度，研究人员能够解析这些过程。当小鼠进入非快速眼动睡眠阶段时，其瞳孔会收缩，此时，最近学到的任务（即新记忆）被重新激活和巩固，而先前的知识则不会。相反，当瞳孔扩大时，旧记忆会被重现和整合。

“这就像新知识、旧知识、新知识、旧知识，它们在整个睡眠过程中缓慢波动，”Oliva 说：“我们认为大脑有一个中间时间尺度，将新知识与旧知识区分开来。”

该研究得到了美国国立卫生研究院、斯隆基金会、怀特霍尔基金会、克林根斯坦-西蒙斯奖学金项目和克拉曼奖学金项目的支持。

参考文献：“睡眠微观结构组织记忆重播”，作者：Hongyu Chang、Wenbo Tang、Annabella M. Wulf、Thokozile Nyasulu、Madison E. Wolf、Antonio Fernandez-Ruiz 和 Azahara Oliva，2025 年 1 月 1 日，《自然》。DOI：10.1038/s41586-024-08340-w

来源：康嘉年華一点号